Bài giảng môn kỹ thuật số 2 chương 2 GV nguyễn hữu chân thành

Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

Chương 2

THIẾT KẾ MÁY TRẠNG THÁI
DÙNG LƯU ĐỒ ASM
00(AB)
S0

Z1

0

1

X1

Z2
0

X2

Z3
1

0

X3

1

01
S1

10
S2

Z2

Z3
0

X1

1

0

X2

1

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

1


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM


Lưu đồ ASM được xây dựng từ 3 biểu tượng cơ bản là:

Hộp trạng thái (state box)

Hộp quyết đònh (decision box)

Hộp ngõ ra có điều kiện (conditional output box)

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

2


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Khối ASM: chỉ chứa chính xác một hộp trạng thái và có thể có
các hộp quyết đònh và các hộp ngõ ra điều kiện.




Một lưu đồ ASM được xây dựng từ các khối ASM.
Mỗi khối ASM minh họa hoạt động của máy trong trạng thái
hiện tại.
Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

3

Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Một khối ASM có một đường vào và một hay nhiều đường ra.

Mỗi đường ra phải dẫn đến một trạng thái.

Mỗi khi hệ thống đi vào một trạng thái tương ứng với một khối
ASM thì các ngõ ra trong hộp trạng thái sẽ được kích hoạt.

Các điều kiện trong hộp quyết đònh sẽ được đònh trò để xác
đònh đi theo đường nào qua khối ASM.

Trên đường đi theo điều kiện nếu gặp hộp ngõ ra điều kiện thì
các ngõ ra trong hộp đó sẽ được kích hoạt.

Một đường đi qua khối ASM từ ngõ vào đến ngõ ra được gọi
là đường nối (link path).

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

4


Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

5


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Mỗi đường nối tương ứng một biểu thức Boole góp vào biểu
thức hoàn chỉnh cho hàm ngõ ra điều kiện hoặc hàm trạng thái
kế tiếp.

Trong một khối ASM, hộp trạng thái là phần tử duy nhất chỉ
thò yếu tố thời gian, tất cả các hộp khác xem như được kích
hoạt đồng thời.

Lưu đồ ASM chỉ có một trạng thái → biểu diễn hệ tổ hợp.

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

6


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Tổng quát thì một khối ASM có thể được vẽ theo nhiều dạng
khác nhau.

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

7


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Phải đảm bảo mỗi trạng thái chỉ dẫn đến một trạng thái kế
tiếp duy nhất ứng với mỗi tập hợp xác đònh các điều kiện vào.

Một vài cấu trúc biểu diễn ASM sai

Cấu trúc ASM đúng của hình b
Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

8


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Không cho phép hồi tiếp nội trong một khối ASM.



Không bố trí các hộp quyết đònh dẫn đến các điều kiện logic

không thỏa mãn.
Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

9


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Biểu đồ ASM với các đường nối sai
Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

10


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Một vài cấu trúc biểu đồ ASM đúng
Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

11


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)


Có thể sử dụng liên kết dạng nối tiếp hoặc song song tương
đương cho các hộp quyết đònh trong một khối ASM.

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

12


Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Cho phép các khối ASM dùng chung các hộp quyết đònh hoặc
các hộp ngõ ra điều kiện.

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

13


Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

1. CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

14


Bi ging mụn K thut s 2

1. CU TRC CA LU ASM (tt)
Baứi taọp: Xaực ủũnh caực loói trong lửu ủo ASM sau:

Ging viờn: Nguyn Hu Chõn Thnh

15


Bi ging mụn K thut s 2

1. CU TRC CA LU ASM (tt)
Vớ duù 2.1: Xeựt lửu ủo ASM:

Giaỷn ủo thụứi gian:

Ging viờn: Nguyn Hu Chõn Thnh

16


Bi ging mụn K thut s 2

Bi tp
Hoaứn taỏt giaỷn ủo thụứi gian cho lửu ủo ASM sau:
00
S0

1

0

X2

Z1

Clock

Z2

State

01
0

Z3

X1

1

X3

S1

Z1

0
X2

1

1
10

S2

X1
X2

0

X3
Z1
Z2
Z3

Z1

X1

S0

0

1

Ging viờn: Nguyn Hu Chõn Thnh

17

Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

2. THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM
Các bước thực hiện:

Vẽ sơ đồ khối của hệ thống.

Xác định các tín hiệu vào/ra cần cho hệ.

Xây dựng lưu đồ ASM.
Ví dụ 2.2: Vẽ lưu đồ ASM cho bộ đếm đồng bộ 2-bit kích bằng
cạnh lên của xung clock. Bộ đếm thực hiện đếm lên khi ngõ
vào là 0 và đếm xuống khi ngõ vào là 1.

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

18


Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

2. THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM (tt)
Lưu ñoà ASM cho ví dụ 2.2:

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

19

Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2

2. THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM (tt)
Ví dụ 2.3: Vẽ lưu đồ ASM cho một máy trạng thái đồng bộ phát
hiện hướng xe đi qua một con đường vào bãi đậu xe như trên
hình. Hai chùm tia sáng đặt cách nhau một khoảng nhỏ hơn
chiều dài của xe hơi. Các cảm biến X1, X2 cho mức logic 0
khi chùm tia sáng không bò cắt và cho mức logic 1 khi chùm
tia sáng bò cắt và được đưa vào các ngõ vào của máy trạng
thái. Giả sử đường xe đi hẹp chỉ cho phép mỗi lần một xe hơi
đi vào hay đi ra. Hệ thống có 2 ngõ ra: Z1 =1 nếu xe đi vào
bãi đậu xe và ngược lại Z2 =1 nếu xe đi ra khỏi bãi đậu xe.

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

20


Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

2. THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM (tt)
Lưu ñoà ASM cho ví dụ 2.3:

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

21


Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

3. THÀNH LẬP BẢNG ASM
Xét lưu đồ ASM sau:

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

22


Bài giảng môn Kỹ thuật số 2

3. THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt)
Các khối ASM và các đường nối:

Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành

23


Bi ging mụn K thut s 2

3. THNH LP BNG ASM (tt)

Caực baỷng traùng thaựi keỏ tieỏp
Ging viờn: Nguyn Hu Chõn Thnh

24


Bi ging mụn K thut s 2

3. THNH LP BNG ASM (tt)

Baỷng ủau ra traùng thaựi
Ging viờn: Nguyn Hu Chõn Thnh

25